一种铁基钎料的超薄带连铸制备方法与流程

本发明涉及焊接材料与冶金领域，具体是关于一种基于双辊连铸技术的铁基薄带钎料的制造方法。

背景技术：

近年来工业上使用的不锈钢钢种从奥氏体系过渡到铁素体系，在这一状况下，目前钎焊不锈钢所用的镍基钎料在用于铁素体系不锈钢基材时，钎焊后的基材的组织粗大，钎焊部件的强度降低。该组织粗大化在于镍基钎料的所含的Cr含量，当Cr元素所占的重量百分比低于20％时组织粗大化的现象得到明显改善。另外，由于近年来镍锭和铬锭的价格上涨，镍钎料的价格随之上升，钎焊材料市场特别渴望一种降低了镍含量或其他低造价钎料种类的研制开发，但镍元素作为镍基钎料的重要元素，其钎焊接头具有良好的耐蚀性和高温抗氧化性，其含量的降低是有限的。

铁基钎料作为一种新型高温钎料，在不锈钢表面具有良好的润湿性，以及高的接头强度和高温耐蚀性，其价格远远低于镍基钎料。该钎料可以广泛适用于不同类型的换热器和催化转换器，这将比传统的镍基钎料节省大约30％-40％的成本。市面上现有的铁基钎料主要以粉末或者膏状的物理形态存在，在应用于废气再循环系统(Exhaust Gas Recirculation，EGR)等设备时工艺操作性较差，用量难以精确控制，这都会造成不必要的浪费，提高生产成本。为此，企业对薄带状、片状钎料提出了强烈需求。

薄带成型技术有多种工艺，常规的薄带钎料制备方法是经过铸锭、挤压、多道轧制、退火等一些列复杂步骤制作而成，这种制备方法的缺点是对热轧机的轧制性能要求很高，传统热轧机无法满足，其次是要经过多道工序，增加了生产成本。而双辊连铸利用了两个旋转的结晶辊将熔态金属直接浇铸成薄带，可省去高温加热和热轧过程等工序，是一种值得推广的的短流程近终成型技术，具有环保、节能、低成本等优点。双辊连铸具有 使熔态钎料快速凝固的特点，其高达10²-10⁴℃/s的冷却速度远远大于常规连铸厚板坯的冷却速度，能够充分发挥快速凝固技术的优越性，目前已应用于硅钢、电工钢、铸铁等难加工材料的制备过程。利用两个旋转的结晶辊可在一定程度上对熔态钎料实现双面定向凝固，能获得具有发达柱状晶组织的铁基薄带。与传统连铸工艺相比，双辊连铸制备铁基钎料具有以下优点：(1)凝固的同时完成轧制过程，可以省去投资巨大的开坯等步骤，简化生产工序、节约能源、保护环境，极大地缩短生产流程，提高劳动生产率。据相关报道，使用双辊连铸工艺技术所需原材料每吨平均支出仅为传统工艺的50％，占地面积仅为传统工艺的24％，所需劳动定员为传统工艺的13％；(2)熔态钎料合金在双辊间的快速凝固促进亚稳相的形成，扩大了固溶度，细化了组织，从而大大改善材料性能；(3)铁基钎料急冷凝固的特点与双辊连铸工艺相匹配。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于双辊连铸技术的铁基薄带钎料的制造方法，利用其短流程，近终成型的特点有效提高生产效率，同时减少传统钎料造成的不必要浪费。

实现本发明目的的技术方案是：

一种铁基钎料的超薄带连铸制备方法，其特征在于：将熔炼好的熔态钎料的温度控制在1560-l630℃之间，所述的熔态钎料的成分为Cr：12-25wt％，Ni：10-25wt％，Ni和Cr总质量分数控制在25％-45％之间，Si：3-5wt％，P：2-6wt％，Si和P总质量分数控制在3％-8％之间，Cu：3-10wt％，余量为Fe；将其浇注在中间包内，熔态钎料经中间包流入两个旋转的-结晶辊和侧封板组成的空腔内，从结晶辊导出厚度为1.67-1.95mm宽度为200mm的铸带，铸带经在线切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至200-300℃后进行温轧，经硫酸酸洗后得到厚度为0.80-1.20mm的薄带，再进行退火处理后得到铁基薄带钎料产品。

所述的熔炼好的熔态钎料的温度控制在1560-l630℃之间；

所述的两个结晶辊旋转的线速度为20-30m/min；

所述的退火处理的退火温度为600-750℃，退火时间为0.5-3min；

所述的温轧过程的变形量为30-59％；

将熔态钎料浇注在中间包内时需控制熔态钎料的温度，熔态钎料的温度过高，易于导致漏钢事故；熔态钎料的温度过低，易于造成轧卡事故。

连铸过程中，结晶辊的转速过快或过慢都会对连铸过程的稳定性造成影响。

铸带卷在空气中必须冷却至200-300℃后进行温轧，如果温度过低，铸带的塑性较差，在轧制过程中易于发生裂纹。如果温度过高，铸带表面氧化严重，加重了后续的工序的负荷。对铸带进行温轧的目的是改善铸带的塑性、板形及表面质量。

本发明的优点在于：

(1)本发明所制备的铁基钎料，一方面减少了钎焊不锈钢时所用镍的量，大大降低了生产成本；相对于市面上现有的铁基膏状钎料使用方便，节省了生产成本；

(2)本发明所采用的制备方法，省去了许多传统制造工序，极大地缩短了生产流程，提高了劳动生产率；前期投资少，设备占用面积小，所需的劳工人员少；

(3)本发明的制备工艺有利于组织细化，改善了铁基薄带钎料的性能。

附图说明

图1本发明的超薄带连铸制备铁基薄带钎料的工艺流程示意图。其中，1：钎料熔体，2：中间包，3：过渡段，4：喷嘴，5：铸造辊，6：热轧机架7：冷却台，8：剪切部位，9：可控气氛，10：第一夹送辊，11：第二夹送辊，12：卷取机

具体实施方式

本发明的基于双辊连铸技术制备铁基薄带钎料的工艺流程如图1所示。其工艺过程为：中频真空感应炉内的熔态钎料达到设定温度后浇入中间包内，中间包内的熔态钎料再流入由两个旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，熔池内的熔态钎料与结晶辊接触并形成凝壳，随着金属热量不断地被结晶辊导出，熔态钎料继续凝固，形成铸带，铸带经气雾冷却装置冷却后，经圆盘剪切边，由卷取机卷取后得到铸带卷，铸带卷在空气中冷却至设定温度后经温轧机温轧，酸洗后经退火工艺完成退火得到铁基薄带钎料。

实施例1

利用真空感应炉冶炼成分为Fe：54wt％，Cr：12wt％，Ni：20wt％，Si：4wt％，P：5wt％，Cu：5wt％的合金熔体，控制熔态钎料温度为1580℃，将其浇注入中间包，熔态钎料经中间包流入两个以线速度25m/min旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，熔态钎料与结晶辊接触发生凝固，从结晶辊导出厚度为1.67mm，宽度为200mm的铸带，铸带经在线切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至280℃后进行温轧，温轧变形量为40％，经20％(体积分数)硫酸酸洗后得到1.00mm厚的薄带，再将薄带在700℃条件下退火2min，得到铁基薄带钎料产品。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是：合金熔体的成分为Fe：37wt％，Cr：20wt％，Ni：25wt％，Si：5wt％，P：3wt％，Cu：10wt％。控制熔态钎料温度为1630℃，将其浇注入中间包，熔态钎料经中间包流入两个以线速度20m/min旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，熔态钎料与结晶辊接触发生凝固，从结晶辊导出厚度为1.71mm，宽度为200mm的铸带，铸带经在线切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至 300℃后进行温轧，温轧变形量为30％，经20％(体积分数)硫酸酸洗后得到1.20mm厚的薄带，再将薄带在600℃条件下退火0.5min，得到铁基薄带钎料产品。

实施例3

本实施例与实施例1不同的是：合金熔体的成分为Fe：69wt％，Cr：15wt％，Ni：10wt％，Si：1wt％，P：2wt％，Cu：3wt％。控制熔态钎料温度为1560℃，将其浇注入中间包，熔态钎料经中间包流入两个以线速度30m/min旋转的结晶辊和侧封板组成的空腔内形成熔池，熔态钎料与结晶辊接触发生凝固，从结晶辊导出厚度为1.95mm，宽度为200mm的铸带，铸带经在线切边处理后卷取，然后将铸带卷在空气中冷却至200℃后进行温轧，温轧变形量为59％，经20％(体积分数)硫酸酸洗后得到0.80mm厚的薄带，再将薄带在750℃条件下退火3min，得到铁基薄带钎料产品。

实施例制备的铁基薄带钎料，①实现了使用铁金属代替昂贵的镍金属，经过成本计算，使用本生产流程制备的铁基薄带钎料每吨比商用BNi-2钎料降低了30％-40％的成本；②实施例制备的铁基薄带钎料外观成型均匀，韧性较好，折弯180°不发生断裂；③制备过程省去了冷轧、涂层处理等传统制造工序，因此缩短了生产流程，提高了劳动生产率，且钎料的制备省去了许多传统制造工序，缩短了生产流程，提高了劳动生产率。